Linux互斥量和信号量的区别以及适用场景

ゞ浴缸里的玫瑰 2024-03-25 22:50 90阅读 0赞

### 互斥量和信号量的区别 ###

1.互斥量用于线程的**互斥**:

*  互斥：加锁解锁，是指**某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问(比如原子操作一段代码或一个变量)**，具有唯一性和排它性。但互斥**无法限制访问者对资源的访问顺序**(这个需要同步来解决)，即访问是无序的，释放了锁接下来谁能竞争到谁就去访问资源。

2.信号量用于线程的**同步**:

*  同步：P–，V++操作,是指**在互斥的基础上**，**通过其它机制(比如原子操作一个计数器)实现访问者对资源的有序访问**。

> 在大多数情况下，同步已经实现了互斥(spin lock)，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。

#### 适用场景1(顺序性角度) ####

**互斥量值只能为0/1**，**信号量值可以为非负整数**(当信号量初始值设置为1的时候，其实信号量就相当于互斥锁了)

*  **互斥量**可以用在线程间无顺序无同步要求的场景，常用在保护邻接资源的正确访问; 比如**抢**票，**顺序随机**，只要保证共享的票数正确减少即可;
 *  **信号量**可以用在**生产流水线**，比如我们有ABC产品，生产完A才能生产B，生产完B才能生产C，我们就可以设置**三个ABC信号量，代表他们剩余产品的个数**，这样各线程之间生产的时候只需要P（）--自己需要的前一个产品的信号量>=0即可生产，否则进入阻塞等待队列等V操作唤醒； 若成功生产一个之后V()++即可达到同步其他线程的目的，保证了一定顺序的同步性; 比反复加锁解锁更方便;

#### 适用场景2(底层原理分析) ####

*  **mutex**加锁解锁,内核中一般用于对一段代码的保护; 进入内核态的切换等，如果锁的时间不长的话，开销太大，适合等待时间就的场景;
 *  **sem信号量**,内核中一般用于对一个变量的保护; 底层是spin lock自旋锁，等待时间短的话比mutex效率更高，不过等待时间久的话，占用cpu一直自旋，也得不偿失;

> C++11的atomic原子操作(锁CPU访问的系统总线原理),其实和linux的mutex用法差不多,都能达到访问临界资源的线程安全，只不过效率不同，一个陷入内核上锁，一个cpu访问总线的时候加锁;  
> 同时:  
> bool类型的atomic 不就是mutex嘛~  
> unsigned int 类型的atomic 不就是sem信号量嘛~